Verfahren und Einrichtung zum Oszillieren einer Stranggiesskokille und zum Führen eines Giessstrangs beim Giessen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen

Abstract

 Ein Verfahren und eine Einrichtung zum Oszillieren einer Stranggießkokille (1) und zum Führen des Gießstrangs (2) in einem Stützrollengerüst (5) beim Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen, mit einer auf einem Hubtisch (3) aufgestützten Stranggießkokille (1) kann durch Standardisierung der Mittel verfahrenstechnisch ein breites Spektrum der Bewegungsabläufe, verschiedene Bauarten der Stranggießanlage und eine Vielzahl von Formatdicken (13) abdecken, indem bei in Gießrichtung (6) hintereinander angeordneten Oszillationsantrieben (7; 8) in ein und derselben Stranggießvorrichtung einerseits für senkrechtes Gießen beide Oszillationsantriebe (7; 8) für gleiche Oszillationsbewegungen (7a; 8a) mit gleichen Hüben und andererseits für ein bogenförmiges Gießen für ungleiche Oszillationsbewegungen (7b; 8b) mit ungleichen Hüben angesteuert werden, wobei der in Gießrichtung (6) vordere Oszillationsantrieb (8) über kürzere Hübe gegenüber dem hinteren Oszillationsantrieb (7) gesteuert wird.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Oszillieren einer Stranggießkokille und zum Führen eines Gießstrangs beim Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen, bei dem die Stranggießkokille mit ihrem Gewicht auf einem Hubtisch aufgestützt und der Hubtisch in einer Führung oszillierend bewegt und in deren Führungsbahn der Gießstrang in einem Stützrollengerüst transportiert wird.

[0002] Derartige Oszillationsverfahren und zugehörige Stützrollengerüste sind bekannt (DE 198 17 7012 C2). Die in Gießrichtung oszillierende, in einem Hubtisch gehaltene Stranggießkokille führt beliebige Geschwindigkeitskurven aus, wie bspw. eine asymmetrische Sinuskurve. Sinn und Zweck dieses Verfahrens und der Einrichtung richten sich auf die Schmierung zwischen der Kokillenwand und der gebildeten Stranghaut. Spezielle Effekte werden bspw. mit einer Negativ-Stripzeit erzielt. Deren Wirkungen sind eine verbesserte Oszillationsmarken-Bildung mit geringerer Oszillationsmarken-Tiefe. Ein anderer Effekt ist die verbesserte Temperaturkonstanz der Stranghaut über die volle Breite der Stranggießkokille.

[0003] Dieses Verfahren wird auf der Grundlage von mechanischen oder hydraulischen Oszillationsantrieben durchgeführt, wobei Einstellungen der Hübe, der Sinuskurven, deren Modifikation u. dgl. innerhalb einer Regel- und Steuereinrichtung relativ einfach mit elektrisch-mechanischen und / oder elektrischen Mitteln alleine ausgeführt werden können.

[0004] Die bekannten Einrichtungen sehen parallel zur Gießrichtung an den Gießstrangseiten angeordnete Mittel zum Führen des Hubtisches und neben dem Gießstrang angeordnete hydraulische Kolben-Zylinder-Einheiten als Oszillationsantrieb vor. Die Mittel zum Führen bestehen bspw. aus Paketen von Blattfedern, die gleichzeitig als Resonanzfedern arbeiten und die Zuführung von Antriebsenergie im in Betrieb befindlichen Schwing-System reduzieren. Insoweit ist das bekannte Schwing-System in der Praxis erfolgreich für Oszillationseinrichtungen zum Gießen von Knüppel-, Block-, Vorblock-, Vorprofil-, Brammen- und Dünnbrammen-Stranggießkokillen angewendet worden.

[0005] Verschiedene Strangführungsbauarten, denen die Kokillenoszillations-Bewegungen vorausgehen, erfordern die für die Oszillation geeigneten Mittel zum Führen des Hubtisches in Gießrichtung.

[0006] Die Stranggießanlagen unterscheiden sich nach den für die Ausführung des Gießprozesses folgenden Strangführungen (Stützrollengerüsten) in Vertikal-, Vertikal-Abbiege- und Bogenanlagen (bspw. Kreisbogenanlagen). Die Kokillenoszillation muss für jede Ausführung der Strangführung und der Strangabmessungen angepasst werden.

[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Oszillationsverfahren und eine zugehörige Einrichtung vorzuschlagen, die durch Standardisierung der Mittel verfahrens- technisch ein breites Spektrum an Bewegungsabläufen abdeckt, auf die verschiedenen Bauarten der Stranggießanlagen und auf eine Vielzahl von Formaten des Gießstrangs angewendet werden kann.

[0008] Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei in Gießrichtung hintereinander angeordneten selbständigen, einzeln steuerbaren und regelbaren Oszillationsantrieben in ein und derselben Stranggießvorrichtung mit erforderlichenfalls einstellbaren oder zumindest teilweise austauschbaren Rollensegmenten des Stützrollengerüstes einerseits für senkrechtes Gießen beide Oszillationsantriebe für gleiche Oszillationsbewegungen mit gleichen Hüben und andererseits für ein bogenförmiges Gießen für ungleiche Oszillationsbewegungen mit ungleichen Hüben elektrisch und / oder hydraulisch angesteuert werden, wobei der in Gießrichtung vordere Oszillationsantrieb über kürzere Hübe gegenüber dem hinteren Oszillationsantrieb gesteuert wird. Die Vorteile sind die variable Einstellung der Oszillationskurve von einem unendlichen Radius (Senkrechtanlage oder Senkrecht-Abbiegeanlage) bis zu kleineren Radien (Bogenanlage) wie bspw. einer Kreisbogenanlage innerhalb einer Stranggießvorrichtung. Gleichzeitig kann das gewünschte Strangformat (Strangdicke) nachträglich bei Bedarf geändert werden. Auf dem Hubtisch können austauschbare Stranggießkokillen für verschiedene Formate montiert werden, wodurch eine standardisierte Stranggießvorrichtung entsteht. Entsprechende Baugruppen des Stützrollengerüstes werden nachgestellt oder ausgetauscht.

[0009] Eine Ausgestaltung sieht vor, dass auf der Grundlage von variablen, kürzeren Hüben des vorderen Oszillationsantriebes die Oszillationskurve und / oder die Formatdicke beim Gießen von unterschiedlich dicken Gießsträngen eingestellt werden. Dadurch tritt die anzustrebende Standardisierung ebenfalls ein, mit einem einheitlichen Schwing-System eine große Anzahl der Bewegungsabläufe und der Strangabmessungen zu erfassen.

[0010] Die Einrichtung geht von einem Stand der Technik für die Oszillation einer Stranggießkokille und zum Führen des Gießstrangs beim Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere beim Gießen von flüssigen Stahlwerkstoffen, aus, mit einer auf einem Hubtisch gelagerten Stranggießkokille und zumindest zwei selbständigen hydraulischen Oszillationsantrieben, die an dem Hubtisch angreifen, sowie mit Regel- und Steuerungseinrichtungen für die Hubhöhen und Oszillationsbewegungen der Oszillationsantriebe.

[0011] Die gestellte Aufgabe wird vorrichtungstechnisch erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in der mittleren, neutralen Ebene oder symmetrisch zu der mittleren Ebene der Gießader in Gießrichtung zumindest zwei Oszillationsantriebe hintereinander angeordnet sind, wobei ein erster Oszillationsantrieb hinter dem Hubtisch und ein zweiter Oszillationsantrieb vor dem Hubtisch angeordnet ist. Dadurch werden senkrechte und bogenförmige Oszillationsbewegungen in einer Stranggießvorrichtung sowie unterschiedliche Bögen und unterschiedliche Dicken des Gießstrangs ermöglicht.

[0012] Eine Umstellung auf veränderte Gießstrangabmessungen kann bspw. dadurch erfolgen, dass der vordere Oszillationsantrieb in Abhängigkeit der bogenförmigen Oszillationsbewegung und / oder der Formatdicke des Gießstrangs auf veränderte Hübe einstellbar ist.

[0013] Je nach Abmessungen und der Art des Strangformats ist es vorteilhaft, wenn die Hübe des hinteren Oszillationsantriebs und / oder des vorderen Oszillationsantriebs unabhängig von der eingestellten Oszillationsfrequenz veränderbar sind.

[0014] Die überwiegend hydraulische wirkenden Oszillationsantriebe können nach weiteren Merkmalen dadurch vorteilhaft angesteuert werden, dass die Regel- und Steuereinrichtungen eine hydraulische Schaltung für den hinteren Oszillationsantrieb und eine im wesentlichen gleiche hydraulische Schaltung für den vorderen Oszillationsantrieb aufweisen.

[0015] Die Steuer- und Regelungsmittel sind ferner derart organisiert, dass die hydraulische Schaltung der Regelungs- bzw. Steuereinrichtung für den hinteren Oszillationsantrieb und die Festseite des Stützrollengerüstes und die hydraulische Schaltung der Regelungs- bzw. Steuereinrichtung für den vorderen Oszillationsantrieb und die Losseite des Stützrollengerüstes getrennt vorgesehen sind.

[0016] Nach weiteren Merkmalen wird vorgeschlagen, dass die Kolben-Zylinder-Einheiten der Festseite und der Losseite des Stützrollengerüstes jeweils über ein Elektromagnetventil an eine eigene Druckquelle angeschlossen sind.

[0017] Zur Sicherheit des Betriebes ist nach einer anderen Ausgestaltung vorgesehen, dass an die Kolben-Zylinder-Einheiten jeweils ein hydraulischer Druckspeicher zum Ausgleich von Druckschwankungen angeschlossen ist.

[0018] Die Schaltung ist außerdem zur Aufnahme von hydraulischen, elektrischen oder elektronischen Messmitteln derart ausgeführt, dass im Bereich der Kolben-Zylinder-Einheiten befindliche Elektronikbaugruppen mittels Druckluft über eine angeschlossene Druckluftleitung gekühlt sind.

[0019] In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.

[0020] Es zeigen:

Fig. 1

einen senkrechten Schnitt durch eine Stranggießkokille mit Gießstrang und Stützrollengerüst und den beiden Oszillationsantrieben für eine parallele Oszillationsbewegung,

Fig. 2

denselben senkrechten Schnitt wie Fig. 1 für bogenförmige Oszillationsbewegungen,

Fig. 3

die Ausführungsform der Fig. 2 als Schema für das Oszillations-System der Stranggießkokille,

Fig. 4

die Anwendung des Oszillations-Systems auf unterschiedliche Formatdicke,

Fig. 5

einen hydraulischen Schaltplan für den hinteren und den vorderen Oszillationsantrieb,

Fig. 6

eine vergrößerte linke Hälfte aus Fig. 5 für den auf der Festseite des Stützrollengerüstes angeordneten hinteren Oszillationsantrieb und

Fig. 7

eine vergrößerte rechte Hälfte aus Fig. 5 für den auf der Losseite des Stützrollengerüstes angeordneten vorderen Oszillationsantrieb.

[0021] In einer Stranggießkokille 1 für Knüppel-, Block-, Vorblock-, Brammen- oder Dünnbrammen-Formate wird ein Gießstrang 2 aus flüssigem Metall, insbesondere aus flüssigem Stahlwerkstoff, gegossen und zum Ablösen mittels an den Formatflächen eingeführen Schmierstoffen (Gießpulver) oszilliert. Die Stranggießkokille 1 ist mit ihrem Gewicht auf einem Hubtisch 3 aufgestützt und der Hubtisch 3 wird in einer Führung 4 ( bspw. aus Blattfedern, Rollen mit Stützflächen u. dgl. ) oszillierend bewegt, wobei die Führung 4 der Kokillenoszillation durch ein auf das durch Kühlen schrump-fende Format einjustierte Stützrollengerüst 5 fortgesetzt wird.

[0022] Der Führung 4 in Gießrichtung 6 ist eine Oszillationsbewegung 7a, 8a (durch Pfeile dargestellt) von hintereinander angeordneten, selbständigen, einzeln steuerbaren und regelbaren Oszillationsantrieben 7 und 8 innerhalb der Stranggießvorrichtung zugeordnet, die erforderlichenfalls einstellbare oder zumindest teilweise austauschbare Rollensegmente 9 des jeweiligen Stützrollengerüstes 5 aufweist.

[0023] Für senkrechtes Gießen ist dieselbe Stranggießvorrichtung (Fig. 1) mit zwei senkrecht, parallel und synchron wirkenden Oszillationsantrieben ausgestattet.

[0024] Für ein bogenförmiges Gießen (Fig. 2) werden ungleiche Oszillationsbewegungen 7b, 8b mit ungleichen Hüben auf elektrischem und / oder hydraulischem Weg entsprechend der gewünschten Bogenform unterschiedlich angesteuert.

[0025] Die Oszillationsantriebe 7, 8 sind grundsätzlich in Gießrichtung 6 als hinterer Oszillationsantrieb 7 und als vorderer Oszillationsantrieb 8 angeordnet. Die bogenförmige Gießrichtung 6 bedingt, dass die Hübe des vorderen Oszillationsantriebs 8 kürzer sind als die Hübe des hinteren Oszillationsantriebs 7.

[0026] In Fig. 3 ist das Oszillationssystem der Stranggießkokille 1 mit gelenkig gelagerten Oszillationsantrieben 7 und 8 dargestellt. Die Oszillation findet um einen Anlagenmittelpunkt 10 statt, wobei die Stranggießkokille 1 den jeweils entsprechenden Radius 11 oder 12 aufweist und sich dadurch die Formatdicke 13 ergibt. Die Oszillationskurve 14 ist somit ein Kreisbogen mit einem mittleren Radius zwischen den Radien 11 und 12. Im Stützrollengerüst 5 bildet die Formatdicke 13 zwischen den Stützrollenpaaren die Fortsetzung der Gießader 13a.

[0027] Fig. 4 zeigt die Anpassung der Radien 11 und 12 in Abhängigkeit der verschiedenen Formatdicken 13. Den einzelnen Formatdicken 13 ( Formate 1, 2, 3) entsprechen die mittleren Ebenen 15 mit den Radien R1, R2 und R3,

[0028] Die Oszillationsantriebe 7, 8 sind jeweils einzeln in der auf dem mittleren Radius liegenden mittleren Ebene 15 oder alternativ für sehr schwere Hubtische mit schweren Stranggießkokillen, paarweise symmetrisch zu der mittleren Ebene 15 angeordnet. Der jeweils mittleren Ebenen 15 am Anfang der Ebene der Radien R1, R2, R3 verlaufen lotrecht im Raum.

[0029] Jeder der Oszillationsantriebe 7, 8 ist in den Oszillationsbewegungen 7b, 8b in verschiedenen Parametern einstellbar. So ist der vordere Oszillationsantrieb 8 in Abhängigkeit der bogenförmigen Oszillationsbewegung und / oder der Formatdikke 13 einerseits auf veränderte Hübe einstellbar. Andererseits sind die Hübe des hinteren Oszillationsantriebs 7 und / oder des vorderen Oszillationsantriebs 8 unabhängig in der Form der Schwingbewegung und der eingestellten Oszillationsfrequenz veränderbar.

[0030] In den Fig, 5 bis 7 ist zu den Regel- und Steuereinrichtungen 16 eine hydraulische Schaltung 17 dargestellt. Im Ausführungsbeispiel ist für den hinteren Oszillationsantrieb 7 und für den vorderen Oszillationsantrieb 8 die gleiche hydraulische Schaltung 17 gewählt. Hierbei ist der hintere Oszillationsantrieb 7 der Festseite 18 und dem vorderen Oszillationsantrieb 8 die Losseite 19 des Stützrollengerüstes 5 zugeordnet.

[0031] Die Oszillationsantriebe 7, 8 bestehen jeweils aus Kolben-Zylinder-Einheiten 20 gleicher Bauart. Diese Kolben-Zylinder-Einheiten 20 werden auf der Festseite 18 und auf der Losseite 19 des Stützrollengerüstes 5 jeweils über ein Elektromagnetventil 21 (Wegeventil) an eine Druckquelle 22 angeschlossen. An die Kolben-Zylinder-Einheiten 20 sind dort befindliche Messgeber ( wie bspw. Positionsgeber, Druckgeber u. dgl. ) und elektronische Schaltungen mittels Druckluft gekühlt. Die Druckluft wird über ein Druckluftrohr 23 zugeführt, das zusammen mit den hydraulischen Leitungen verlegt wird, und an die beiden Schaltungen 17 abgezweigt ist.

[0032] Gemäß Fig. 6 wird Druckluft sowohl an den kolbenseitigen Ende 24 als auch an das kolbenstangenseitige Ende 25 geführt, wo sich die elektronischen Baugruppen befinden. Die hydraulische Druckflüssigkeit strömt über eine Tankleitung 26 zu. Über eine Leckage-Leitung 27 strömt Leckflüssigkeit in den Tank zurück.

[0033] Gemäß den Fig. 6 und 7 sind an die Kolben-Zylinder-Einheiten 20 in die Tankleitung 26 jeweils ein hydraulischer Druckspeicher 28 zum Ausgleich von Druckschwankungen angeschlossen.

[0034] Innerhalb eines strichpunktierten Gehäuses 29 befinden sich alle Messelemente, die der Kolben-Zylinder-Einheit unmittelbar zugeordnet sind.

Bezugszeichenliste

[0035] 

1

Stranggießkokille

2

Gießstrang

3

Hubtisch

4

Führung

5

Stützrollengerüst

6

Gießrichtung

7

Hinterer Oszillationsantrieb

7a

gerade Oszillationsbewegung

7b

bogenförmige Oszillationsbewegung

8

vorderer Oszillationsantrieb

8a

gerade Oszillationsbewegung

8b

bogenförmige Oszillationsbewegung

9

Rollensegment

10

Anlagenmittelpunkt

11

Radius

12

Radius

13

Formatdicke

13a

Gießader

14

Oszillationskurve

15

mittlere (neutrale) Ebene

16

Regel- und Steuereinrichtungen

17

hydraulische Schaltung

18

Festseite

19

Losseite

20

Kolben-Zylinder-Einheit

21

Elektromagnetventil

22

Druckquelle

23

Druckluftrohr

24

kolbenseitiges Ende

25

kolbenstangenseitiges Ende

26

Tankleitung

27

Leckage-Leitung

28

hydraulischer Druckspeicher

29

Gehäuse

Ansprüche

1. Verfahren zum Oszillieren einer Stranggießkokille (1) und zum Führen eines Gießstrangs (2) beim Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen, bei dem die Stranggießkokille (1) mit ihrem Gewicht auf einem Hubtisch (3) aufgestützt und der Hubtisch (3) in einer Führung (4) oszillierend bewegt und in deren Führungsbahn der Gießstrang (2) in einem Stützrollengerüst (5) transportiert wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei in Gießrichtung (6) hintereinander angeordneten selbständigen, einzeln steuerbaren und regelbaren Oszillationsantrieben (7; 8) in ein und derselben Stranggießvorrichtung mit erforderlichenfalls einstellbaren oder zumindest teilweise austauschbaren Rollensegmenten (9) des Stützrollengerüstes (5) einerseits für senkrechtes Gießen beide Oszillationsantriebe (7; 8) für gleiche Oszillationsbewegungen (7a; 8a) mit gleichen Hüben und andererseits für ein bogenförmiges Gießen für ungleiche Oszillationsbewegungen (7b; 8b) mit ungleichen Hüben elektrisch und / oder hydraulisch angesteuert werden, wobei der in Gießrichtung (6) vordere Oszillationsantrieb (8) über kürzere Hübe gegenüber dem hinteren Oszillationsantrieb (7) gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf der Grundlage von variablen, kürzeren Hüben des vorderen Oszillationsantriebs (8) die Oszillationskurve (14) und / oder die Formatdicke (13) beim Gießen von unterschiedlich dicken Gießsträngen (2) eingestellt werden.

3. Einrichtung für die Oszillation einer Stranggießkokille (1) und zum Führen des Gießstrangs (2) beim Gießen von flüssigen Metallen, insbesondere von flüssigen Stahlwerkstoffen, mit einer auf einem Hubtisch (3) gelagerten Stranggießkokille (1) und zumindest zwei selbständigen hydraulischen Oszillationsantrieben, die an dem Hubtisch (3) angreifen, sowie mit Regel- und Steuereinrichtungen(16) für die Hubhöhen und Oszillationsbewegungen der Oszillationsantriebe (7; 8),
dadurch gekennzeichnet,
dass in der mittleren, neutralen Ebene (15) oder symmetrisch zu der mittleren Ebene (15) der Gießader (13a) in Gießrichtung (6) zumindest zwei Oszillationsantriebe (7; 8) hintereinander angeordnet sind, wobei ein erster Oszillationsantrieb (7) hinter dem Hubtisch (3) und ein zweiter Oszillationsantriebe (8) vor dem Hubtisch (3) angeordnet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der vordere Oszillationsantrieb (8) in Abhängigkeit der bogenförmigen Oszillationsbewegung (8b) und / oder der Formatdicke (13) des Gießstrangs (2) auf veränderte Hübe einstellbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Hübe des hinteren Oszillationsantriebs (7) und / oder des vorderen Oszillationsantriebs (8) unabhängig von der eingestellten Oszillationsfrequenz veränderbar sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Regel- und Steuereinrichtungen (16) eine hydraulische Schaltung (17) für den hinteren Oszillationsantrieb (7) und eine im wesentlichen gleiche hydraulische Schaltung (17) für den vorderen Oszillationsantrieb (8) aufweisen.

7. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die hydraulische Schaltung (17) der Regelungs- bzw. Steuereinrichtung (16) für den hinteren Oszillationsantrieb (7) und die Festseite (18) des Stützrollengerüstes (5) und die hydraulische Schaltung (17) der Regelungs- bzw. Steuereinrichtung (16) für den vorderen Oszillationsantrieb (8) und die Losseite (19) des Stützrollengerüstes (5) getrennt vorgesehen sind.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Kolben-Zylinder-Einheiten (20) der Festseite (18) und der Losseite (19) des Stützrollengerüstes (5) jeweils über ein Elektromagnetventil (21) an eine eigene Druckquelle (22) angeschlossen sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass an die Kolben-Zylinder-Einheiten (20) jeweils zumindest ein hydraulischer Druckspeicher (28) zum Ausgleich von Druckschwankungen angeschlossen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der Kolben-Zylinder-Einheiten (20) befindliche Elektronikbaugruppen mittels Druckluft über ein angeschlossenes Druckluftrohr (23) gekühlt sind.

Zeichnung